机械CAD发展历程和展望

摘 要：我国的CAD辅助制图事业发展较晚，但是在近年来边发展边实践的过程中，我国CAD制图的水平，不论是从平台还是从软件，绘图技术方面都有长足的发展和显著的进步，在可见的不远的将来，我国的CAD辅助制图将向着CAD/CAM协同作业的方向发展，并进一步实现计算机辅助设计制造一体化的美好设想。

关键词：机械绘图；CAD；技术；CAM；一体化

CAD技术，即计算机辅助设计技术，它是作为一种应用科学技术出现在公众视线之中的，其诞生的目的就是简化目前繁复的人工绘图作业，帮助设计人员减轻不必要的工作负担和减少重复劳动。由此，我们可以认为，CAD技术的职能就是帮助设计人员进行产品和工程设计，并在设计过程中减少人工的重复劳动，提高设计工作的效率，以期降低设计成本；同时，CAD技术在生产中的大规模应用还有助于整个产业链的加速发展，通过这些先进的设计制造技术，我们可以采用更先进，更简洁高效的生产流程管理办法，提高生产率的同时大大降低生产成本。CAD计算机辅助设计技术，诞生于上世纪五十年代，经过近年来的飞速发展，在我国大陆范围内，CAD技术已经被大多数工厂所使用（使用的程度和技术含量有明显差异），可以说，CAD技术已经在我国开花结果，以一种势不可挡的趋势迅猛发展着。

一、传统的机械制图的局限

在CAD技术出现之前，我们所采用的绘图手段称为传统的机械制图手段，通过尺规作图或者其他专用绘图仪器来进行图纸的绘制。在传统机械制图时期，制约生产力的便是绘图的精度问题，我们常常遇到同一张原图，在经过了几次仿制后，仿制图和原图产生了较大的差异，并且可能出现致命错误，这是导致传统机械制图中，图纸质量不高的关键因素，为了避免这种错误的产生，必须要设计人员花费大量的时间进行重复劳动，从而减慢了新产品的研发和产品改良。同时，囿于传统的纸质图纸专业技术性强，在从设计-图纸-生产的环节中，必须时刻都有懂得图纸的人全程参与，这大大提高了生产成本和生产要求，可能造成人员过剩或者是进度减慢，这些都不利于一个企业的发展。从客观角度来说，传统的机械制图由于其采用工具较为落后，无法胜任在规定时限内完成复杂蓝图的任务，即在当前社会背景下，机械行业的产品或者生产工具结构越来越复杂，通过传统绘图手段所消耗的时间将会成倍甚至是呈几何方式增长，甚至，有些领域的图纸绘制是不可能通过人工来完成的（比如说集成电路）。

二、应运而生的CAD技术

二战末期，为了进行导弹弹道计算，美国研制了计算机，在之后，随着计算机技术的快速发展，计算机被应用到科学，工业，日常生活中的各个领域，在这个过程中，CAD技术便悄然而生，走进了人们的视线之中。CAD技术的发展阶段可以大致分为三代：

第一代，单功能的CAD技术，这一代的CAD功能较为单一，它的核心思想是把整个机械产品的设计流程分成几个模块然后分别对应每个模块有相应的CAD软件或者技术手段，而这些模块之间是相互独立不通用的。

第二代，基于文件管理方式的多功能CAD，在这个时候，CAD的制造者和使用者已经不满足于单功能CAD的低效率，寻求一个把各个功能模块联系起来的方式，所以他们利用数据转换方式，将各个单独模块的CAD系统整合成一个多功能的CAD系统

第三代，基于工程数据库的集成化的CAD系统，由于第二代的CAD系统仍旧在使用过程中存在着占用资源过高，冗余太多，工程师们需求一种更为简洁高效的CAD系统，所以在经历了长久的探索和实验后，工程师们建立了一个以工程数据库为核心和基础的，集成化的CAD系统，亦即现在我们所使用的系统的原型。

三、今时今日的CAD系统

如今，我们在市面上常见的CAD系统可以进行如下的层级分级：

1.二维交互式绘图系统。该技术经过长期发展已经较为成熟并被广泛使用。

2.以实体模型为基础的CAD/CAM集成系统。该系统将三维线框造型、曲面造型、实体造型、三维装配、二维绘图、工程分析、机构分析、数控编程等模块集成在一起，可以提供强大的设计分析能力。该技术也已成熟，目前市场上主流CAD软件就属于这一类系统。

3.以特征建模、参数化、变量设计为特点，能够支持自顶向下设计，具有内部统一数据模型的CAD/CAM集成系统，这种系统同样也比较成熟，但是其具体功能还需要进一步的完善。

4.遵照STTP标准，以统一产品数据模型为核心，以产品数据管理为平台，以Inter net和WEB技术为集成环境的高级CAD/CAM集成系统，此类系统已成为当前的研究热点，但是其中很多技术还未完善，需要长时间的改进和优化。

四、对于未来CAD技术的展望

未来的CAD技术，在可以预见的将来，将会在CAD系统数据库的基础上，发展成为更加集成化、网络化、智能化、标准化的CAD系统，CAD技术将会与其他的CAX技术一起，逐渐形成一个从设计，制造，质量评估，过程管理的一个系统化的计算机辅助工业设计制造生产流程控制和检测的庞大的一体化的系统，进而全面提高工厂的生产效率，减少成本。

五、结语

我国的机械CAD技术在经历 了十多年的发展，已经迅速占领了我国制造业的半壁江山，而且必将更快的普及到更大范围，更深层级的工业制造体系中，这要求我们能够更为系统的建立一个CAD技术的管理体系和生产规范，以帮助CAD技术健康快速发展。

作者简介：李芬芬（1992-），女，汉族，山东菏泽人，现为郑州大学机械工程院2012级本科生。

马千里（1991-），男，汉族，河南卢氏县人，现为郑州大学机械工程院2012级本科生。

师永林（1994-），男，汉族，青海省互助土族自治县人，现为郑州大学机械工程院2012级本科生。

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